Bouw en test van een LiFePO4 accu

Accessoires als alarm, omvormer,
zonnepaneel, satelliet-TV, camera's etc.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
albertrietjens
Berichten: 637
Lid geworden op: ma 23 dec 2013, 13:33
Locatie: Nederweert

Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door albertrietjens »

Omdat ik er niet meer op vertrouwde dat mijn HH-accu het nog een seizoen zou uithouden heb ik besloten om zelf een LiFePO4 te bouwen. Als elektronicus, en met wat zelfstudie, zou dat moeten lukken.

Mijn huidige accu is 100 Ah en die wordt vervangen door een 90 Ah accu. Naar verwachting een winst van zo'n 50% á 60% in overbruggingsruimte bij vrijstaan. Dat is niet veel meer maar ik wil er nu (nog) niet de hoofdprijs voor betalen. Tot nog toe slechts een enkele malen krap gezeten om meer als 1 á anderhalve dag van slecht weer of hoge temperatuur (dan liever in de schaduw) te overbruggen.

Als voorwerk natuurlijk veel (mee-)gelezen op het forum maar ook de video's van Will Prowse gevolgd.

Een van de eerste problemen bij het toepassen van een LiFePO4 accu is de laadstroom die mogelijk ontstaat bij een diep ontladen accu en vervolgens laden via de dynamo. Deze stroom kan dan zeer hoog zijn gedurende lange tijd en niet zoals bij een Lood-accu snel naar een acceptabele waarde (voor de dynamo) afnemen. Van de andere zijde is de dynamo niet onze voornaamste bron van laadvermogen. In de regel rijden wij alleen gedurende langere tijd op de heen en terugreis. Wanneer we in de regio aangekomen zijn dan maken we korte slagen van enkele 10-tallen km's of blijven we op de plek staan en verplaatsen ons met de fiets. Dan laden we op zonne-energie en slechts heel zelden aan de paal. Om de laadstroom te begrenzen voor de dynamo wordt vaak een laadbooster gebruikt, zeker in combinatie met een intelligente dynamo. Maar die hebben we niet (Renault Master 2008) en daarom kan volstaan worden met de stroombegrenzing in het BMS.

Onze grootste potentiele verbruiker is de omvormer van 600 W (orde 50 A max) die slechts beperkt ingzet wordt. Daarna komen de dieselkachel (tot 12A max) en de koelkast (6A max). Daarom gekozen voor een BMS van 60A van Daly (met dank aan Will Prowse) en besteld, er van uit gaande dat zowel de laad als de last stroom begrensd is op 60A.

Afbeelding

Maar wat schetst onze verbazing: de laadstroom is beperkt tot 30A:

Afbeelding

In ons geval niet zo'n punt aangezien we het niet hoeven te hebben van de dynamo. Had ik het echter geweten dan had ik gekozen voor een 50/100A BMS om wat meer ruimte te hebben aan de bovenzijde. Maar misschien is dit wel beter want ik heb nog nooit uitgezocht welke dynamo ik heb en met 30A zit ik aan de veilige kant en komt die accu ook wel vol.

EDIT: De stroom beperking blijkt een beveiliging te zijn, die ingrijpt bij 40 +- 6A en dan het BMS onderbreekt, c.q. de accu wordt spanningsloos! Een reset kan alleen verkregen worden door het BMS spanningsloos te maken of los te koppelen. Dus beveiligt maar niet begrensd! Zie ook pagina 14.

Om de accu in de gaten te houden wordt ook een shunt met display toegevoegd om enig idee te hebben wat er gebeurt.

Afbeelding Afbeelding

Helaas kan dit display geen SOC aangeven, maar gelukkig wel de stroomsterkte in beide richtingen meten alhoewel zonder + of - teken!

Verder wil ik de accu kunnen in- en uitschakelen met deze schakelaar:

Afbeelding

En, last but not least, de LiFePO4 accu's zelf. Vier cellen van 90Ah van Ali:

Afbeelding
Laatst gewijzigd door albertrietjens op di 27 okt 2020, 16:22, 2 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
309T16
Berichten: 3161
Lid geworden op: za 05 apr 2008, 13:35
Locatie: Grootegast

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door 309T16 »

albertrietjens schreef:
vr 16 okt 2020, 13:38
Omdat ik er niet meer op vertrouwde dat mijn HH-accu het nog een seizoen zou uithouden heb ik besloten om zelf een LiFePO4 te bouwen. Als elektronicus, en met wat zelfstudie, zou dat moeten lukken.

Een van de eerste problemen bij het toepassen van een LiFePO4 accu is de laadstroom die mogelijk ontstaat bij een diep ontladen accu en vervolgens laden via de dynamo.
Leuk! Ben benieuwd naar het vervolg.

Kleine opmerking. Het zit hem juist in het niet diep ontladen hoeven zijn van de accu. Ook een 90% SOC LiFe(Y)PO4 accu slurpt wat hij kan krijgen.
Maximale laadstroom hier is 60A (30A via 230V/dynamo en 30A Solar) en dat gaat door van het begin tot het eind van het laadproces.

Bij onze Ducato 2.5 TDI (1999) is 30A dynamolaadstroom al te veel als we met dimlicht rijden. Dat viel dus tegen.
Laatst gewijzigd door 309T16 op za 17 okt 2020, 15:44, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
albertrietjens
Berichten: 637
Lid geworden op: ma 23 dec 2013, 13:33
Locatie: Nederweert

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door albertrietjens »

Je hebt een grotere accu dus waarschijnlijk ook een grote laadstroom. Ik was juist verbaasd dat tijdens het gebruik ik vanaf de dynamo maximaal 20 A gezien heb, ondanks de 30 A laadbegrenzing. Maar echt leeg heb ik hem in vier weken niet gekregen. Spanning eigenlijk altijd 13 V of meer. Dat was al een positieve ervaring op zich.

EDIT: De stroom beperking blijkt een beveiliging te zijn, die ingrijpt bij 40 +- 6A en dan het BMS onderbreekt, c.q. de accu wordt spanningsloos! Een reset kan alleen verkregen worden door het BMS spanningsloos te maken of los te koppelen. Dus beveiligt maar niet begrensd! Zie ook pagina 14.
Laatst gewijzigd door albertrietjens op di 27 okt 2020, 16:24, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
309T16
Berichten: 3161
Lid geworden op: za 05 apr 2008, 13:35
Locatie: Grootegast

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door 309T16 »

Beide systemen, die ik heb, hebben een maximale laadstroom van 3C. Voor de camper dus een mogelijkheid tot laden van 480A (3x160Ah).
Ze slurpen dus echt wat ze kunnen krijgen. Even los van de beperking van het BMS natuurlijk. In het geval van de Ducato Frankia dus niet meer laadstroom dan 60A, omdat dat de limiet is van mijn zonnepanelen en Lithium lader samen.

Heb je jouw set al eens op een andere manier geladen? 20A is niet veel. Of regelt jouw BMS het soms?
Zet het spul eens parallel aan een (diesel) personenauto (lopende motor) en met echte dikke startkabels.
Gebruikersavatar
albertrietjens
Berichten: 637
Lid geworden op: ma 23 dec 2013, 13:33
Locatie: Nederweert

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door albertrietjens »

Het BMS moet de stroom beperken tot 30 A dus daar zal het wel niet aan liggen. In het begin ter test wel een paar cycli doorlopen met een acculader die 30 A kan geven en dat dan ook doet. Maar op het einde van de laadcyclus loopt de stroom dan ook terug. Dan is 20 A, bij een naar verwacht nagenoeg volle accu, niet zo'n vreemde waarde. Na de vakantie nagenoeg zonder verbruik, zie ik zo'n 11 A in het begin maar binnen een half uur, of zo, schakelt het BMS het laadproces af. Spanning dan 14,2 a 14,3 V, stroom 0 A.

Afbeelding

EDIT: De stroom beperking blijkt een beveiliging te zijn, die ingrijpt bij 40 +- 6A en dan het BMS onderbreekt, c.q. de accu wordt spanningsloos! Een reset kan alleen verkregen worden door het BMS spanningsloos te maken of los te koppelen. Dus beveiligt maar niet begrensd! Zie ook pagina 14.
Laatst gewijzigd door albertrietjens op di 27 okt 2020, 16:25, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
albertrietjens
Berichten: 637
Lid geworden op: ma 23 dec 2013, 13:33
Locatie: Nederweert

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door albertrietjens »

Het heeft een tijdje geduurd voor ik de cellen binnen had. De leverancier had de bestelling opgedeeld in vier poststukken. 25/5 besteld de eerste binnen op 2/7 en de laatste 14/8. Drie cellen gedurende lange tijd in Luik (handed over in bulk) bij het uitladen. Daarna twee cellen die een tijd in Nederland bij PostNl gehangen hebben.

Om goed te kunnen testen toch ook maar een instelbare belasting besteld die al na twee weken nagenoeg gelijk met de laatste cel binnen kwam.

Knipsel.JPG
Knipsel.JPG (21.88 KiB) 6252 keer bekeken
Mooi op tijd dus. De cellen waren nagenoeg gelijk in spanning bij ontvangst. Gestart met een eerste balancering zoals ontvangen.

Afbeelding


Tijd voor een eerste test opstelling. Om foutjes te minimaliseren de busbars voorzien van krimpkous, ze komen kaal binnen.

Afbeelding

BMS aan de min, balanceerkabeltjes aan de cellen en een zekering aan de plus. Achter het BMS een shunt zodat er ook iets te meten is.

Afbeelding Afbeelding

Vervolgens voor de eerste keer geladen. Handig wanneer je dan nog een bord met elektronica achter de hand hebt dat ik aan het bouwen ben voor een kennis. Met name een lader die 30A kan laden.

Afbeelding

Volgende stap inbouw.
Gebruikersavatar
albertrietjens
Berichten: 637
Lid geworden op: ma 23 dec 2013, 13:33
Locatie: Nederweert

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door albertrietjens »

Na het laden nogmaals gebalanceerd (top-balancing) en gestart met de inbouw.

De Lithium accu moet op de plek van de lood-accu komen als een complete module. In geval van nood wil ik de optie open houden dat ik onderweg een goedkoop alternatief kan installeren mochten er problemen zijn met de HH-accu. Een LiFePO4 kopen is dan geen echte optie.

In de behuizing komen de volgende zaken:
  • de 4 cellen van 90 Ah
  • een 100 A shunt (75 mV
  • aansluiting voor display vanaf de shunt
  • twee 1 A zekeringen, tbv display
  • een 80 A (mega) zekering
  • een aan/uit schakelaar
Voor de behuizing gebruik ik populieren multiplex omdat ik dat gemakkelijk kan bewerken en het ook nog eens isoleert.

Afbeelding

Om e.e.a. gemakkelijker in een platte rechthoekige behuizing te krijgen heb ik de cellen versprongen met elkaar verbonden. Alvast een foto van het eindresultaat:

Afbeelding

In detail:
  • Het BMS en de shunt
    wanneer de cellen versprongen geplaatst worden ontstaat er aan voor en achterzijde ruimte om componenten te plaatsen. Aan de rechterzijde achter de laatste cel komen het BMS, de shunt en de min aansluiting. Toevallig is het BMS van een zodanige breedte dat de busbars recht oversteken. Door de uitvoeringsvorm van de busbars is het echter ook mogelijk om een bredere of smallere BMS toe te passen. Dit komt omdat de gaten veel ruimer zijn dan de maat schroeven ter bevestiging. Daardoor kunnen de cellen nog ruim verschoven worden t.o.v. elkaar.

    Afbeelding

    De zijkanten van het kistje zijntot halverwege verzonken zodat een cel hier tussen past en vaster gepositioneerd wordt.

    Om de verbinding naar de cellen zo min mogelijk te belasten zijn de min en plus aansluiting via een verloop bevestigd. Hierdoor kan alles gemonteerd worden voordat de cellen als laatste toegevoegd en vast geschroefd worden. Hier is dat duidelijk te zien bij de plus pool:

    Afbeelding

    Voor deze verbinding heb ik een plaatje gebruikt dat normaal bij een autoradio geleverd wordt voor de massa aansluiting. Vanuit de elektronica ben ik bekend met het vouwen van flatcable en dat heb ik hier toegepast om het aansluitpunt te verplaatsen. Belangrijk voordeel is dat het aantal malen dat de schroefjes in en uit de cellen gedraaid worden beperkt worden. Voelt best wel fragiel bij in- en uitdraaien; alsof er telkens wat aluminium afgeschuurd wordt.
    Ter bevestiging zijn de bouten van de shunt zijn vervangen door een verzonken bout van buiten af en een gewone van binnen uit. De laatste is in een plaatje geschroefd met een M8 en een M6 gat. Hierdoor hebben we twee opties voor het bevestigen van de min.

    Afbeelding Afbeelding
  • De zekeringen, schakelaar en aansluiting van het display
    Door het versprongen monteren ontstaat bij de plus aan de voorzijde ruimte om e.e.a. te monteren. Via een verloopje vanaf de plus wordt de 80A zekering geplaatst. Deze dient als eerste beveiliging mocht het BMS falen en de uitgangsstroom niet begrenzen op 60 A. De zekering komt aan de andere zijde rechtstreeks op de schakelaar. Via een korte draadbrug wordt de andere zijde van de schakelaar naar buiten geleid voor de plus aansluiting van de accu.

    Afbeelding Afbeelding

    Aan weerszijden van de schakelaar één draad die via twee 1A zekeringen, nog even zonder ingebouwde houder, naar de display connector gevoerd worden. Een voor de spanningsmeting (achter de schakelaar) en een voor de voeding van het display voor de schakelaar. Op deze manier blijft het display werken wannner de schakelaar uit staat en geeft dan 0V aan.

    Voor de bedrading van de shunt is een sleufje aan de onderzijde gemaakt zodat de bekabeling onder de cellen door geleid kan worden.

    Afbeelding
  • Montage:
    Nu kunnen de cellen geplaatst worden:

    Afbeelding Afbeelding

    En de cellen verbonden, LET OP het balanceer stekertje mag pas ingestoken worden wanneer voor de rest alles is aangesloten!:

    Afbeelding Afbeelding

    Afbeelding

    Twee extra plankjes maken het kistje compleet. Aan de bovenzijde wat gaten zodat mogelijke warmteontwikkeling kan verdwijnen. En in het deksel extra gaatjes om een meetpen door te steken zodat de individuele cellen gemeten kunnen worden. De shunt wordt via een UTP kabel verbonden met het display. In de rug van het kistje nog een sleufje voor het monteren van een temperatuursensor (verbonden met de MPPT) om de temperatuur te monitoren.

    Afbeelding Afbeelding
Gebruikersavatar
309T16
Berichten: 3161
Lid geworden op: za 05 apr 2008, 13:35
Locatie: Grootegast

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door 309T16 »

Leuk :thumbup:

Moest je volgens de handleiding de eerste (initiële lading) ook laden tot een hogere spanning?
Ben ook even benieuwd of de 100% status zelf gedefinieerd kan worden.
Heb je een datasheet van de accu?

Ik heb de accu niet in een kist gebouwd, maar alles (incl laders, omvormer enz) in de halve koelkastruimte geplaatst en daar een deur voor gemaakt.

Grt. Willart.
Gebruikersavatar
albertrietjens
Berichten: 637
Lid geworden op: ma 23 dec 2013, 13:33
Locatie: Nederweert

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door albertrietjens »

Geen handleiding en geen datasheet :(

Nog nooit gehoord, c.q. gelezen, dat je initieel hoger moet laden of bedoel je eerst tot 14,4 V en daarna maar tot 14,2 V?

Hoe en waar zou je die 100% status kunnen definiëren? Uiteindelijk bepaalt je laadspanning de 100% status zou ik zeggen.
309T16 schreef:
za 17 okt 2020, 15:09
Ik heb de accu niet in een kist gebouwd, maar alles (incl laders, omvormer enz) in de halve koelkastruimte geplaatst en daar een deur voor gemaakt.
Foto ter lering (en vermaak)? :-B
Gebruikersavatar
309T16
Berichten: 3161
Lid geworden op: za 05 apr 2008, 13:35
Locatie: Grootegast

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door 309T16 »

Volgens de Winston handleiding moeten de cellen parallel de eerste keer tot 3.8V geladen worden. Zou beter zijn voor de maximaal te behalen capaciteit en de (on)balans.

De maximale capaciteit van een LiFePO4 op 100% stellen geeft de meeste capaciteit maar ook de kortste levensduur. Misschien dat je dat in jouw BMS kan instellen. 100% SOC op het display van mijn BMS is in feite 80%


Zal wat foto's verzamelen en verkleinen. Plaats ik ze wel even.
Gebruikersavatar
albertrietjens
Berichten: 637
Lid geworden op: ma 23 dec 2013, 13:33
Locatie: Nederweert

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door albertrietjens »

Oef. Dat is behoorlijk over de voorgeschreven maximum spanning van 3.65v per cel! Hoe is dat in de praktijk uitgevallen? Ooit een gedefinieerde capaciteitstest gedaan? Zo ja tot welke spanning ontlaad je dan? Tot nog toe heb ik nog maar tot 11,8V getest. Ik durf eigenlijk niet zover te ontladen dat het BMS afschakelt om de capaciteit te testen. Iets wat Will Prowse steeds doet bij een capaciteitstest. Ik ben te bang dat ik ze onherstelbaar beschadig.
Gebruikersavatar
309T16
Berichten: 3161
Lid geworden op: za 05 apr 2008, 13:35
Locatie: Grootegast

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door 309T16 »

Maximum spanning van de Winston cel ligt wat hoger dan de meeste andere cellen. Een volledige capaciteitstest heb ik nog nooit gedaan. Ben tijdens praktijkgebruik nog nooit lager geweest dan 40%. Waarbij dat dan dus 40% is van de op 100% gedefinieerde waarde, Feitelijk 40% van 80% (32%). Zelf dus nog nooit een uitgeschakelde BMS gehad vanwege diepe ontlading. Hij behoort uit te schakelen bij 10%. Waarde die ikzelf in de software ingesteld heb. Heb wel getest of het functioneert. Dit door de waarde op 70% te zetten. Relais kwam netjes inzetten.

Heb wel uitschakeling van het BMS gehad vanwege te hoge spanning. Dit omdat ik een tijdje geëxperimenteerd heb met de acculader en zonnepaneelregelaar. Beide zijn volledig in te stellen. Is dan ook een kleine kunst om bij foutieve instelling de accuset om zeep te helpen. Blijkt ook wel uit het volgende informatieve artikel.

https://avdhoeff.home.xs4all.nl/zeilen_ ... achten.pdf

Heb wat moeite foto's van de bouw terug te vinden. Was begin juli. Telefoon, waarmee die gemaakt zijn, ging kapot en heb dus net een gat in de whattsapp foto's op mijn nieuwe telefoon. Staan dus nog op het interne geheugen van de telefoon, waar het touchscreen van kapot is.
Vond er wel twee op een tablet.

Filmpje heb ik wel. Kan hier niet geplaatst worden denk ik. Kan ik wel mailen anders :wink:
Bijlagen
a3b259aa-cf81-4315-856d-19430659075e.jpg
a3b259aa-cf81-4315-856d-19430659075e.jpg (128.93 KiB) 6086 keer bekeken
347c1df0-b3e3-4748-ae9a-9296d0121057.jpg
347c1df0-b3e3-4748-ae9a-9296d0121057.jpg (109.34 KiB) 6086 keer bekeken
Laatst gewijzigd door 309T16 op zo 18 okt 2020, 13:25, 2 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
309T16
Berichten: 3161
Lid geworden op: za 05 apr 2008, 13:35
Locatie: Grootegast

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door 309T16 »

Heb de kledingkast opgeofferd voor een grotere HH-koelkast. Ruimte tekort hebben we niet in deze camper. Door de dubbele vloer en veel grotere kasten is er nog veel onbenutte ruimte, als we met zijn drieën weggaan.

Daardoor dus de grote deur over en daarvan het deurtje gemaakt, die nu voor de accuruimte zit. In de bovenste helft van de originele KK-ruimte staat de magnetron. Scharnierpen verdikking aan de onderkant weg geslepen, zodat ik bij extreem warme dagen de pennen er makkelijk uit kan halen en het deurtje ervoor weg kan.
Bijlagen
c29d435f-9f00-489a-ba89-ec2594a4cbba.jpg
c29d435f-9f00-489a-ba89-ec2594a4cbba.jpg (145.12 KiB) 6075 keer bekeken
bc7e32ad-b2cd-450c-afea-423b23c4ecfa (2).jpg
bc7e32ad-b2cd-450c-afea-423b23c4ecfa (2).jpg (74.88 KiB) 6075 keer bekeken
Laatst gewijzigd door 309T16 op zo 18 okt 2020, 13:27, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
309T16
Berichten: 3161
Lid geworden op: za 05 apr 2008, 13:35
Locatie: Grootegast

Re: Bouw en test van een LiFePO4 accu



Bericht door 309T16 »

Best wel een originele setup, die er nu inzit.

Dynamolading gebeurt via de gewone Cyrix en m.b.v. de 230Vac omvormer. Die tijdens het rijden dus de 230Vac koelkast voedt en indien nodig de 230V Victron Li accu lader. Die kan ik instellen op 15 of 30A. Geen gedoe met booster of beperkingsproblemen van de dynamo laadstroom.

Stopt de motor voor een klein intermezzo, dan blijft het geheel gewoon doordraaien op de traditionele 80Ah accu, die achter de Cyrix zit. De hele 12V voorziening van het woongedeelte draait ook op deze 80Ah accu. Gebruik de Li setup dus alleen voor 230Vac (koelkast, magnetron, 230V 6W ledbalk, melkopschuimer, gereedschap enz.) en mijn 12V zendapparatuur.

Bij lang stilstaan (boodschappen doen, wandelen en helemaal vrijstaan) wordt de Vetus bootschakelaar omgezet en staat de omvormer op de Li accu. Bij aan de paal staan, moet de wasmachine schakelaar omgezet worden. Hetgeen dus tot nu toe alleen thuis gebeurt bij klussen en experimenteren.
Niet volledig automatisch. Maar uiteraard geen probleem voor een elektronica hobbyist :)
Plaats reactie